Влияние искусственных сликов на морской поверхности на динамику приводного слоя атмосферы

И. А. Репина1, В. А. Дулов2, В. В. Малиновский2

1 Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, г. Москва

2 Морской гидрофизический институт НАН Украины, г. Севастополь

Аннотация

Представлены предварительные результаты совместного российско-украинского эксперимента по выявлению влияния пленок на морской поверхности на турбулентность в приводном слое атмосферы. Эксперимент был проведен в октябре 2009 г. с океанографической платформы Морского гидрофизического института НАН Украины. Показано, что пленочный слик с характерным горизонтальным масштабом в сотни метров вызывает уменьшение аэродинамической шероховатости морской поверхности, сопровождающееся увеличением скорости ветра на фиксированном горизонте. Также обнаружено, что слик влияет на турбулентность приводного слоя атмосферы, приводя к возмущениям высокочастотных интервалов спектров турбулентных флуктуаций скорости, температуры, концентраций водяного пара и углекислого газа.

Ключевые слова

приводный слой атмосферы, пленки на морской поверхности, атмосферная турбулентность, параметр шероховатости морской поверхности

Для цитирования

Репина И. А., Дулов В. А., Малиновский В. В. Влияние искусственных сликов на морской поверхности на динамику приводного слоя атмосферы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. № 21. С. 157–172. EDN WYQVVZ.

Repina, I.A., Dulov, V.A. and Malinovsky, V.V., 2010. Effect of Artificial Marine Slicks on the Dynamics of Lower Atmospheric Boundary Layer. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources, 21, pp. 157–172 (in Russian).

Список литературы

  1. Malinovsky V., Sandven S., Mironov A., Korinenko A. Identification of oil spills based on ratio of alternating polarization images from ENVISAT // Proc. geoscience and remote sensing symposium, IGARSS’2007. IEEE Int. – 2007. – v. 2. – P. 1326–1329.
  2. Ермаков С. А., Сергиевская И. А., Капустин И. А., Макаров Е. В., Малиновский В. В., Кориненко А. Е. Растекание и дрейф пленок в поле ветра и течений. Натурные эксперименты с океанографической платформы МГИ НАНУ // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. – вып. 21. – С. 117–123.
  3. Ermakov S. A., Panchenko A. R., Salashin S. G. Film slicks on the sea surface and some mechanisms of their formation // Dyn. Atm. Ocean. – 1992. – v. 16. – P. 279–304.
  4. Frew N. M., Bock E. J., Nelson R. K., McGillis W. R., Edson J. B., Hara T. Spatial variations in surface microlayer surfactants and their role in modulating air-sea exchange / Gas transfer at water surfaces. Eds by M. A. Donelan, E. S. Saltzman, R. Wanninkhof, W. M. Drennan. – AGU Press: Geophysical Monograph Series, 2002. – v. 127. – P. 153–159.
  5. Scott J. C. The historical development of theories of wave-calming using oil. – Rep. 81, Univ. of Essex, Colchester, England, 1977. – 98 c.
  6. Huhnerfuss H., Alpers W., Jones W. L., Langea A., Richter K. The damping of ocean surface waves by a monomolecular film measured by wavestaffs and microwave scatterometers // J. Geophys. Res. – 1980. – 86. – P. 2016–2035.
  7. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. – М.: Физматгиз, 1959. – 699 с.
  8. Alpers W., Huhnerfuss H. The damping of ocean waves by surface films: A new look at an old problem // J. Geophys. Res. – 1989. – v. 94, C5. – P. 6251–6265.
  9. Кудрявцев В. Н., Иванова Н. А., Гущин Л. А., Ермаков С. А. Оценка контрастов спектра ветровых волн в сликах, вызванных биогенными и нефтяными пленками / Препринт № 765. – Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2008. – 30 с.
  10. Barger W. R., Garrett W. D., Mollo-Christensena E. L., Ruggles K. Effects of an artificial sea slick upon the atmosphere and the ocean // J. Appl. Meteorol. – 1970. – 9. – P. 196–400.
  11. Mallinger W. D., Mickelson T. P. Experiments with monomolecular films on the surface of the open sea // J. Phys. Oceanogr. – 1973. – 3. – P. 328–336.
  12. Huhnerfuss H., Lange P. Modification of the air-sea interaction processes by monomolecular films. 1. A new method for producing artificial sea slicks // Berichte des Sonderforschungsberech. – 1975. – 4. – P. 195–228.
  13. Алексеев В. В., Баранов А. П., Кокорин А. О., Шереметьев В. М. Влияние нефтяных продуктов на интенсивность газообмена между океаном и атмосферой // Вест. МГУ. – сер. 3. Физика и астрономия. – 1985. – 26, № 3. – C. 71–74.
  14. Балуев С. А., Бартковский Р. С., Тимановский Д. Ф. Лабораторные исследования влияния загрязнения воды на генерацию брызг // Тр. ГГО. – 1987. – 506. – C. 127–137.
  15. Гродский С. А., Кудрявцев В. Н., Макин В. Н. Оценка влияния поверхностных пленок на короткие ветровые волны и характеристики пограничного слоя атмосферы // Морской гидрофизический журнал. – 1999. – № 6. – C. 3–14.
  16. Makin V. K., Kudryavtsev V. N. Coupled sea surface-atmosphere model. 1. Wind over waves coupling. // J. Geophys. Res. – 1999. – v. 104, C4. – P. 7613–7623.
  17. Goldman J. C., Dennett M. R., Frew N. M. Surfactant effects on air-sea gas exchange under turbulent conditions // Deep-Sea Res. – 1988. – 35. – P. 1953–1970.
  18. Donelan M., Wanninkhov R. Gas-transfer at water surfaces – concepts and issues / Gas transfer at water surfaces. Eds by M. A. Donelan, E. S. Saltzman, R. Wanninkhof, W. M. Drennan. – AGU Press: Geophysical Monograph Series, 2002. – v. 127. – P. 1–10.
  19. Bock E. J., Hara T., Frew N. M., McGillis W. R. Relationship between air-sea gas transfer and short wind waves // J. Geophys. Res. – 1999. – 104. – P. 25821–25831.
  20. Tsai W.-T. Impact of a surfactant on a turbulent shear layer under the air-sea interface // J. Geophys. Res. – 1996. – v. 101, C12. – P. 28557–28568.
  21. Кузьмин А. В., Горячкин Ю. А., Ермаков Д. М., Ермаков С. А., Комарова Н. Ю., Кузнецов А. С., Репина И. А., Садовский И. Н., Смирнов М. Т., Шарков Е. А., Чухарев А. М. Морская гидрографическая платформа «Кацивели» как подспутниковый полигон на Черном море // Иссл. Земли из космоса. – 2009. – 1. – C. 31–44.
  22. Соловьев Ю. П. Характеристики внутреннего пограничного слоя над морем при ветре с берега, имеющего горный рельеф // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. (настоящий выпуск).
  23. Соловьев Ю. П., Иванов В. А. Предварительные результаты измерений атмосферной турбулентности над морем // Морской гидрофизический журнал. – 2007. – № 3. – C. 42–61.
  24. Поспелов М. Н., Горячкин Ю. Н., Ермаков Д. М., Комарова Н. Ю., Кузнецов А. С., Кузьмин А. В., Репина И. А., Садовский И. Н., Смирнов М. Т. Исследование особенностей взаимодействия океана и атмосферы в прибрежной зоне в серии комплексных экспериментов CAPMOS '05-07-09 // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. (настоящий выпуск).
  25. Сапрыкина Я. В., Дулов В. А., Кузнецов С. Ю., Смолов В. Е. Аномально высокие волны в черном море: механизм и условия возникновения // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. (настоящий выпуск).
  26. Косник М. В., Дулов В. А. Двумерные пространственные спектры коротких ветровых волн в натурных условиях // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. (настоящий выпуск).
  27. Чухарев А. М. Применение измерительного комплекса «Сигма-1» для исследования турбулентности на океанографической платформе // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. (настоящий выпуск).
  28. Юровский Ю. Ю., Малиновский В. В. Оценка параметров обрушений ветровых волн по обратному рассеянию радиолокационного сигнала // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. (настоящий выпуск).
  29. Zilitinkevich S. S., Mammarella I., Baklanov A. A., Joffre S. M. The effect of stratification on the roughness length and displacement height // Bound. Lay. Meteor. – 2008. – 129. – P. 179–190.
  30. Dupius H., Taylor P. K., Weill A., Katsaros K. Inertial dissipation method applied to derive turbulent fluxes over the ocean during the surface of the ocean // J. Geophys. Res. – 1997. – 102, C9. – P. 21115–21129.
  31. Grachev A. A., Fairall C. W., Larsen S. E. On the determination of the neutral drag coefficient in the convective boundary layer // Bound. Lay. Meteor. – 1998. – 86. – P. 257–278.
  32. Gert Konig. Roughness length of an Antarctic ice shelf // Polarforchung. – 1985. – 55(1). – P. 27–32.
  33. Parlange M. B., Porte-Agel F. On Monin-Obukhov similarity in the stable atmospheric boundary layer // Bound. Lay. Meteor. – 2001. – 99. – P. 225–248.
  34. Троицкая Ю. И., Долина И. С., Ермошкин А. В., Баханов В. В., Зуйкова Э. М., Репина И. А., Титов В. И. Отрицательные корреляции изменчивости приводного ветра и поверхностного волнения // Изв. РАН. ФАО. – 2008. – 4. – C. 527–542.
  35. Кудрявцев В. Н., Малиновский В. В., Большаков А. Н., Смолов В. Е. Экспериментальные исследования механизмов модуляции радиолокационного сигнала на масштабах морских поверхностных волн // Иссл. Земли из космоса. – 2001. – № 4. – С. 13–30.
  36. Soloviev Y. P., Kudryavtsev V. N. Wind-speed undulations over swell: field experiment and interpretation // Bound. Lay. Meteor. – 2010. – 136, № 3. – P. 341–363.
  37. Torrence C. A practical guide to wavelet analysis // Bull. Amer. Meteorol. Soc. – 1998. – 79. – P. 61–78.

Файлы

 Полный текст (русский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.